任志強 侯 波 何衛(wèi)峰

在航空發(fā)動機質(zhì)量監(jiān)督與控制過程中，隨著監(jiān)督手段的不斷完善，檢測儀器的不斷發(fā)展，在過程質(zhì)量監(jiān)督工作的科技含量也在不斷加大。近年來先后引進和使用的無損檢測技術(shù)，便是更好的說明。所謂無損檢測技術(shù)，就是研發(fā)和應(yīng)用各種技術(shù)方法，以不損害被檢測對象未來用途和功能的方式，為探測、定位、測量和評價缺陷，評估完整性、性能和成分，測量幾何特征，而對材料和零（部）件所進行的檢驗、檢查和測試，如強度值、厚度值、內(nèi)部缺陷點、成分含量等[1]。它有著更為誘人的特點：非破壞性、隨機性、遠距離探測、現(xiàn)場檢測等等；且檢測數(shù)據(jù)可連續(xù)性采集，并通過數(shù)理分析和邏輯判斷，能夠比較準確地推定出產(chǎn)品質(zhì)量的狀況，從而彌補了以往在質(zhì)量監(jiān)督中單純以“查、看、審、量”的觀感檢查和外形質(zhì)量控制偏差來推及產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的做法，使監(jiān)督檢測的結(jié)果更具真實性、科學(xué)性和權(quán)威性。尤其對于航空發(fā)動機而言，準確鑒定和評估其質(zhì)量的狀況，關(guān)系到飛行員的生命，關(guān)系到作戰(zhàn)任務(wù)的遂行，關(guān)系到國家的巨額財產(chǎn)。因此，充分運用無損檢測技術(shù)，嚴把質(zhì)量關(guān)，有著十分重要的意義。

1 無損檢測技術(shù)在航空發(fā)動機質(zhì)量監(jiān)督中的作用

無損檢測技術(shù)是應(yīng)用物理、電子與材料學(xué)等各門學(xué)科相互滲透和結(jié)合的產(chǎn)物。隨著無損檢測技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛和伴隨著其他基礎(chǔ)科學(xué)的綜合應(yīng)用，已發(fā)展了幾十種無損檢測方法。如按檢測原理來分類，常用的方法見表1。

表1 無損檢測常用方法

1.1 無損檢測技術(shù)是質(zhì)量事故檢測和處理的法定方法之一

當對產(chǎn)品相關(guān)的性能和要求存在懷凝時，可采用非破損檢驗方法或從結(jié)構(gòu)、構(gòu)件中鉆取芯樣的方法，按有關(guān)標準規(guī)定，對相關(guān)的技術(shù)指標進行推定，作為是否應(yīng)進行處理的依據(jù)。

1.2 無損檢測技術(shù)是質(zhì)量預(yù)控和監(jiān)督的有效手段

隨著無損檢測可靠性的提高，其檢測結(jié)果非但是普遍使用的一種質(zhì)量處理的依據(jù)，而且越來越多的將其做為質(zhì)量控制手段，使無損檢測技術(shù)介入生產(chǎn)管理中。如原材料的水浸超聲波探傷，可在幾分鐘的時間里，通過圖像判定，對材料的內(nèi)部質(zhì)量作出評定，起到了預(yù)先監(jiān)控的作用。

1.3 無損檢測技術(shù)是質(zhì)量評估的重要依據(jù)

在以標準試塊測定值為代表來評判質(zhì)量的基礎(chǔ)上，運用無損檢測結(jié)果比較既可驗證試塊的真實性，也可反映出產(chǎn)品的真實質(zhì)量和差異。

2 無損檢測技術(shù)在航空發(fā)動機質(zhì)量監(jiān)督中的應(yīng)用

在航空發(fā)動機的全過程管理過程中，實施無損檢測主要有以下3個方面的應(yīng)用

2.1 質(zhì)量管理

每一種產(chǎn)品均有其使用性能要求，這些要求通常在該產(chǎn)品的技術(shù)文件中規(guī)定，例如技術(shù)條件、技術(shù)規(guī)范、驗收標準等，以技術(shù)質(zhì)量指標反映。

無損檢測的主要目的之一，就是對非連續(xù)加工（例如多工序生產(chǎn)）或連續(xù)加工（例如自動化生產(chǎn)流水線）的原材料、半成品、成品以及產(chǎn)品構(gòu)件提供實時的工序質(zhì)量控制，特別是控制產(chǎn)品材料的冶金質(zhì)量與生產(chǎn)工藝質(zhì)量，例如缺陷情況、組織狀態(tài)、涂鍍層厚度監(jiān)控等等，同時，通過檢測所了解到的質(zhì)量信息又可反饋給設(shè)計與工藝部門，促使進一步改進設(shè)計與制造工藝以提高產(chǎn)品質(zhì)量，收到減少廢品和返修品，從而降低制造成本、提高生產(chǎn)效率的效果。

例如，某廠生產(chǎn)的模鍛件，進行磁粉檢測發(fā)現(xiàn)存在鍛造折疊，使得鍛件報廢或需要返修而成為次品，折疊出現(xiàn)率達到30%～40%。通過改進模具設(shè)計和模鍛前的毛料荒形設(shè)計，以及改進模鍛時擺放毛料的方式，使折疊出現(xiàn)率下降到0，杜絕了因為折疊造成的廢品和返修品出現(xiàn)，從而大大節(jié)約了原材料和能源消耗，節(jié)省了返修工時，明顯提高了生產(chǎn)效率。

最大功率(PS/rpm) ...............................................75/8500

由此可見，在生產(chǎn)制造過程中采用無損檢測技術(shù)，及時檢出原始的和加工過程中出現(xiàn)的各種缺陷并據(jù)此加以控制，防止不符合質(zhì)量要求的原材料、半成品流入下道工序，避免徒勞無功所導(dǎo)致的工時、人力、原材料以及能源的浪費，同時也促使設(shè)計和工藝方面的改進，亦即避免出現(xiàn)最終產(chǎn)品的“質(zhì)量不足”。

另一方面，利用無損檢測技術(shù)也可以根據(jù)驗收標準將材料、產(chǎn)品的質(zhì)量水平控制在適合使用性能要求的范圍內(nèi)，避免無限度地提高質(zhì)量要求造成所謂的“質(zhì)量過?！?。 利用無損檢測技術(shù)還可以通過檢測確定缺陷所處的位置，在不影響設(shè)計性能的前提下使用某些存在缺陷的材料或半成品，例如缺陷處于加工余量之內(nèi)，或者允許局部修磨或修補，或者調(diào)整加工工藝使缺陷位于將要加工去除的部位等等，從而可以提高材料的利用率，獲得良好的經(jīng)濟效益。

因此，無損檢測技術(shù)在降低生產(chǎn)制造費用、提高材料利用率、提高生產(chǎn)效率，使產(chǎn)品同時滿足使用性能要求（質(zhì)量水平）和經(jīng)濟效益的需求兩方面都起著重要的作用。

2.2 質(zhì)量鑒定

已制成的產(chǎn)品（包括材料、零部件等）在投入使用或作進一步加工，或進行組裝之前，需要進行最終檢驗，亦即質(zhì)量鑒定，確定其是否達到設(shè)計性能要求，能否安全使用，亦即判別其是否合格，以免給以后的使用造成隱患。

例如，某鋼軋棒，未經(jīng)無損檢驗即投入鍛造加工，結(jié)果出現(xiàn)大約56%的鍛件開裂報廢，經(jīng)濟損失很大，其原因是該批軋棒中存在嚴重的白點缺陷。類似的因為零部件質(zhì)量低劣而在后續(xù)使用中早期破損甚至釀成災(zāi)難性事故的例子和教訓(xùn)同樣也很多。

因此，產(chǎn)品使用前的質(zhì)量驗收鑒定是非常必要的，特別是那些將在高應(yīng)力、高溫、高循環(huán)載荷等復(fù)雜惡劣條件下以及惡劣環(huán)境中工作的零部件或構(gòu)件等，僅僅靠一般的外觀檢查、尺寸檢查、破壞性抽檢等是遠遠不夠的，在這方面，無損檢測技術(shù)表現(xiàn)出能夠百分之百地全面檢查材料內(nèi)外部的無比優(yōu)越性。

2.3 在役檢測

使用無損檢測技術(shù)對運行期間或正在運行中的設(shè)備構(gòu)件進行經(jīng)常性的或者定期的檢查，或者實時監(jiān)控（稱為在役檢測），能及時發(fā)現(xiàn)影響設(shè)備繼續(xù)安全運行或使用的隱患，防止事故的發(fā)生[2]。例如疲勞損傷，或者產(chǎn)品中原有的微小缺陷在使用過程中擴展成為危險性缺陷等等，對于航空發(fā)動機而言，防患于未然，更有著不可忽視的重要意義。

定期或不定期在役無損檢測的目的并不僅僅是盡早發(fā)現(xiàn)和確認危害設(shè)備安全運行及使用的隱患并予以及時清除，從經(jīng)濟意義上來說，當今對無損檢測技術(shù)還要求在發(fā)現(xiàn)早期缺陷（例如初始疲勞裂紋）后，通過無損檢測技術(shù)定期或?qū)崟r（連續(xù)）監(jiān)視其發(fā)展，對所探測到的缺陷能夠確定其類型、尺寸、位置、形狀與取向等，根據(jù)斷裂力學(xué)理論和損傷容限設(shè)計、耐久性等對設(shè)備構(gòu)件的狀態(tài)、能否繼續(xù)使用、安全使用的極限壽命或者剩余壽命做出評估和判斷。

3 無損檢測技術(shù)在航空發(fā)動機質(zhì)量監(jiān)督中的問題探討與思考

作為航空發(fā)動機質(zhì)量控制、結(jié)構(gòu)驗收及監(jiān)督的重要手段，無損檢測技術(shù)肩負的責(zé)任很重，但其發(fā)展和應(yīng)用水平仍有一定的差距，既有技術(shù)上的不足也有應(yīng)用中的問題。

3.1 其測試和推定的準確度有待進步提高

例如運用超聲回彈綜合法測定材料時，超聲波速受外界濕度、溫度的影響較大，在不同的地方比較性試驗時，往往對試塊測定值離異較大；隨機提供的標準參數(shù)曲線，在各地區(qū)不盡相同，故而也相對產(chǎn)生誤差。用電渦流測定葉片裂紋時，一是精確度與驗評標準本身就有差異，二是受操作者的專業(yè)熟練程度影響，有人為誤差。

3.2 綜合質(zhì)量鑒定有待于完善

隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的不斷應(yīng)用，在質(zhì)量鑒定時，不但要檢查出產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，同樣也要對于出現(xiàn)的異常情況作出評定，如長度深度大小等，只有這樣才能對全面、綜合地對整個產(chǎn)品質(zhì)量進行核定。

3.3 無損檢測技術(shù)在質(zhì)量評定上有一定局限性

對無損檢測結(jié)果沒有以法定程序進行規(guī)定，勢必造成施工檢驗與監(jiān)督檢測脫離矛盾。因此有待于進一步立法，確立無損檢測的合法地位，讓其在質(zhì)量監(jiān)督與控制過程中發(fā)揮出更大的作用。

4 無損檢測技術(shù)在質(zhì)量監(jiān)督中的發(fā)展與展望

4.1 明確無損檢測在質(zhì)量監(jiān)督中的應(yīng)用地位

4.1.1 國家出臺相應(yīng)的無損檢測試用標準，讓檢測得以規(guī)范化執(zhí)行。

4.1.2 確立無損檢測在工程質(zhì)量監(jiān)督中地位，它是質(zhì)量監(jiān)督的重要組成部分，監(jiān)督工作以檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，依賴檢測數(shù)據(jù)的真實性達到監(jiān)督的公正性。

4.1.3 強化無損檢測應(yīng)用程序，對結(jié)構(gòu)工程必須抽取10%的構(gòu)件進行整體性無損現(xiàn)場檢測，對一般工程可在質(zhì)監(jiān)同時進行兩次以上的隨機性單項抽測，并以此作為工程核驗和評定的必備依據(jù)。

4.2 健全相應(yīng)的無損檢測機構(gòu)和組織

配備技術(shù)人員，為開展無損檢測工作打下基礎(chǔ)。檢測是為工程質(zhì)量監(jiān)督服務(wù)的，為了提高監(jiān)督的科學(xué)性和公正性、權(quán)威性，就必須依靠檢測這一科學(xué)手段。因此籌建獨立的無損檢測室，一方面配合質(zhì)監(jiān)工作，另一方面也可對質(zhì)監(jiān)工作的工作質(zhì)量進行內(nèi)部監(jiān)督，同時必須保證其人員組成相對穩(wěn)定，且經(jīng)過無損檢測專業(yè)培訓(xùn)。

4.3 加強無損檢測理論與方法的研究

鑒于無損檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和科學(xué)檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，搞好無損檢測工作必須以大量事實檢測案例來加以總結(jié)和論證。因此這一過程要求我們一要不斷積累工作經(jīng)驗，二要與各科研和檢測機構(gòu)加強密切聯(lián)系和協(xié)作，做到“資源共享、信息互通”，只有這樣才能在不斷總結(jié)的基礎(chǔ)上，提高檢測的準確度和實用性。

4.4 開發(fā)無損檢測技術(shù)航空產(chǎn)品其它方面應(yīng)用價值

如機場洞庫的抗打擊強度測試，防護、偽裝的厚度測試，舊軍事工程的質(zhì)量狀況和安全使用情況評估等。

5 結(jié)束語

無損檢測技術(shù)不僅是航空發(fā)動機制造過程和最終成品靜態(tài)質(zhì)量控制的重要手段，也是保障飛機安全飛行的動態(tài)質(zhì)量控制的唯一手段。所以，為了最安全、最經(jīng)濟地生產(chǎn)和使用航空發(fā)動機，無損檢測技術(shù)必須貫穿于制造和使用全過程中的各個環(huán)節(jié)。但也要充分認清，人們對航空發(fā)動機所期待的使用性能和質(zhì)量只能在產(chǎn)品制造中達到而不可能通過無損檢測在產(chǎn)品檢測中達到，它只是能保證產(chǎn)品的質(zhì)量或使用性能符合預(yù)期的目標。目前來看，無損檢測技術(shù)是一種高效益、高質(zhì)量、高科技的檢測技術(shù)，但再完美的技術(shù)也存在著一些差距和不足，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，隨著重視程度的不斷提高，隨著應(yīng)用范圍的不斷拓展，無損檢測技術(shù)的發(fā)展必將會迎來一個發(fā)展機遇期，使其在各種領(lǐng)域中發(fā)揮出巨大作用。

[1] 王如根，高坤華. 航空發(fā)動機新技術(shù)[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，2003.

[2] 王自明. 無損檢測綜合知識[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.